EP3405738A1 - Method for connecting tubes of a tube bundle heat exchanger to a tube plate of the tube bundle heat exchanger - Google Patents

Method for connecting tubes of a tube bundle heat exchanger to a tube plate of the tube bundle heat exchanger

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EP3405738A1
EP3405738A1 EP17701792.8A EP17701792A EP3405738A1 EP 3405738 A1 EP3405738 A1 EP 3405738A1 EP 17701792 A EP17701792 A EP 17701792A EP 3405738 A1 EP3405738 A1 EP 3405738A1
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EP
European Patent Office
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movement
tube
laser
heat exchanger
laser beam
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EP17701792.8A
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EP3405738B1 (en
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Christoph Seeholzer
Georg Wimmer
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Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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Publication date
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Publication of EP3405738B1 publication Critical patent/EP3405738B1/en
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    • F28F19/02Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings
    • F28F19/06Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings of metal
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    • F28F9/16Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
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    • F28F2275/00Fastening; Joining
    • F28F2275/06Fastening; Joining by welding
    • F28F2275/067Fastening; Joining by welding by laser welding

Definitions

  • the invention relates to a method for connecting pipes of a
  • Tube bundle heat exchanger with a tube plate of the tube bundle heat exchanger and a device for its implementation.
  • Prior art tube bundle heat exchangers are configured to transfer heat from a first fluid to a second fluid.
  • a first fluid For this purpose, a second fluid.
  • Shell and tube heat exchanger usually a hollow cylinder, in the interior of a plurality of tubes is arranged. One of the two fluids can be passed through the tubes, the other fluid through the hollow cylinder, in particular around the tubes.
  • the tubes are secured with their ends along their circumference to tubesheets of the tube bundle heat exchanger.
  • the tubes are connected with their ends, for example, materially bonded to the tube sheets.
  • the tubes are connected with their ends, for example, materially bonded to the tube sheets.
  • up to several tens of thousands of tube-tubesheet connections are produced.
  • Tube bundle heat exchanger with a tube plate of the tube bundle heat exchanger in a low-cost and cost-effective manner to connect with each other in high quality. Disclosure of the invention
  • Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description. Embodiments and advantages of the method according to the invention and the device according to the invention will become apparent from the following description in an analogous manner.
  • the tubes are connected by means of laser welding to the tube bottom cohesively.
  • a laser beam is generated and focused on a point to be welded in a connection region between the tube and tube sheet.
  • the corresponding tube is to be materially connected to the tube sheet.
  • a corresponding weld between tube and tube sheet is created in this connection area.
  • the focused laser beam is in accordance with a first movement, or a
  • Main motion or feed motion moving across the connection area.
  • This first movement takes place in particular along a first direction (feed direction) over the connection region.
  • This first direction corresponds in particular to a main extension direction of the to be generated
  • This first movement of the laser beam is superimposed on a second movement, in particular a so-called overlay movement, which is different from the first movement.
  • this second movement takes place along a second direction, which is in particular different from the first direction.
  • an oscillation movement may be performed as this second movement.
  • a laser welding is thus carried out, in which two movements of the laser beam are superimposed in the sense of the vector geometry.
  • a so-called laser welding can be carried out with beam oscillation.
  • the molten bath and its properties are flexibly influenced by the second movement.
  • a molten bath dynamics can be flexibly influenced in a targeted manner and / or a resulting vapor capillary can be purposefully modified, for example to form an elongated or oval shape. Due to such an altered melt pool dynamics or such a modification of the vapor capillary, in particular outgassing can be promoted. Potential contamination in a gap between the pipe and the tube sheet can lead to the risk of porosity in the weld metal. By influencing the molten bath dynamics and the modification of the vapor capillary, this danger can be greatly reduced.
  • the second movement is in particular a circular or elliptical movement, in which case transverse deflections of 0.15-0.25 mm, in particular 0.23 mm, and longitudinal deflections of 0.15, 0.25 mm, in particular 0.23 mm, are particularly advantageous.
  • the preferred frequency of the second movement is 3000-4500 Hz, in particular 3500 Hz.
  • laser welding or laser beam welding is to be understood in particular to mean a process as described in DIN EN ISO 4063
  • Process 52 (“Welding and Related Processes - List of Processes and Order Numbers") is defined as Process 52.
  • energy is introduced by a laser beam into workpieces to be joined.
  • the laser beam is generated by a suitable laser, for example by a C0 2 laser, CO laser, solid-state laser, in particular Nd: YAG laser, Nd glass laser, Erbium YAG laser, disk laser, fiber laser and / or diode lasers.
  • a suitable laser for example by a C0 2 laser, CO laser, solid-state laser, in particular Nd: YAG laser, Nd glass laser, Erbium YAG laser, disk laser, fiber laser and / or diode lasers.
  • the generated laser beam is guided through optical elements such as lenses and / or mirrors, eg concave mirrors, and focused on a point to be welded in the connection region.
  • the laser welding apparatus is for connecting pipes of a shell-and-tube heat exchanger to a tube bottom of the tube
  • Shell and tube heat exchanger configured accordingly and has a laser for generating a laser beam, a first control device for driving a first traversing mechanism for generating a first movement of the laser beam and a second control device for controlling a second movement mechanism for generating a second movement of the laser beam, wherein the first and the second control device are adapted to perform a method according to the invention.
  • the first and the second control unit can be accommodated combined in a common control unit. It may also be expedient to combine the first and the second travel mechanism into a common movement mechanism.
  • a separation into a first and a second control device and a first and a second movement mechanism is
  • the device according to the invention for laser welding or a corresponding laser welding device has in particular the laser and a suitable housing in which the optical elements are arranged.
  • the laser can also be arranged in this housing or outside of the same, wherein the
  • Laser beam is coupled in this case in the housing.
  • several or all optical elements may be arranged in a laser head.
  • the laser beam is coupled into this laser head.
  • the first and second movement of the laser beam and thus the production of the tube-tube-ground connection can be carried out by a suitable automated control.
  • the laser welding with beam oscillation can thus be carried out automatically in a simple manner, in particular.
  • Laser welding apparatus to focus the laser beam and move accordingly.
  • the focused laser beam strikes the spot to be welded in the
  • a special embodiment of the laser welding is the so-called deep welding.
  • the intensity of the laser beam generated is above a predetermined limit, for example above a limit of 1 MW / cm 2 , 2 MW / cm 2 or 4 MW / cm 2 . Due to this comparatively high intensity, a part of the
  • Welding capillary or vapor capillary which is also referred to as "keyhole”. This vapor capillary is formed as a cavity, which with the
  • Metal vapor plasma is filled. Since the degree of absorption of the metal vapor plasma is, in particular, higher than the degree of absorption of the melt, the energy of the laser beam can be introduced almost completely into the respective tube or the tubesheet.
  • the laser beam is moved along the first direction to connect the respective tube along its circumference to the tubesheet and thus to produce the corresponding weld around the tube.
  • the main movement thus represents in particular a circular movement around the tube or along its circumference.
  • the molten bath can be produced with greater flexibility. Due to this superimposed second movement, it is not exclusively important to direct the laser beam in the course of the main movement as precisely as possible to defined points in the connection area and to move as exactly along the first direction as possible. Instead, the laser beam can be moved in particular over an extended, wide area around these corresponding points or be oscillated. Due to the superimposition movement, a broader melting bath or a wider melting area can be generated in a simple manner than would be possible in the course of the main movement. In particular, additional degrees of freedom thus result in order to direct the laser beam onto the connection region and to produce the molten bath.
  • Overlapping movement can not be performed absolutely accurately along a respective predetermined path and thus not absolutely exactly along the respective direction. In a pure main motion, this would be much more important, because there the melt is generated exclusively by the main movement. If, on the other hand, a broad molten bath is produced by the combination of main and overlay movement, slight deviations of the individual movements from the given given path are not or hardly significant and do not adversely affect the molten bath and the connection to be produced.
  • the main extension direction of the weld or the molten bath is specified.
  • the first movement thus runs, in particular, along the points at which the pipe and the tube bottom touch, in particular along the connection region or along a connecting region
  • the width of the weld seam or of the molten bath is predetermined by the second movement, that is to say in particular an expansion of the weld seam or of the molten bath perpendicular to the first direction of movement or perpendicular to the main extension direction of the weld seam.
  • the width of the weld seam or of the molten bath may be deliberately influenced by the second movement and in particular set to a predetermined value.
  • a first mirror can be provided which can be rotated or tilted about a first axis, for example about a vertical axis, and furthermore a second mirror can be provided which is rotatable about a second axis.
  • This second axis may in particular run perpendicular to the first axis and, for example, be a horizontal axis.
  • the first movement and / or the second movement can advantageously be generated by moving a device for laser welding or a part of a device for laser welding.
  • This part or the entire laser welding device may e.g. by means of a mechanical
  • Traversing be moved accordingly, in particular moved, pivoted, rotated and / or tilted.
  • a system of several optical elements can be moved together.
  • optical elements can be arranged in the laser head and this laser head can be moved in particular.
  • a plurality of optical elements can be moved together to produce the main and / or overlay movement.
  • the first movement can be generated by moving a part of the laser welding device, preferably a part in which a plurality of optical elements are arranged, e.g. the laser head, and the second movement can be generated by moving individual optical elements in this part of the laser welding apparatus.
  • the first movement is a circular movement whose radius substantially or completely corresponds to the radius of a pipe.
  • the first movement thus preferably runs in a circle around the tube or along its circumference.
  • the first direction is thus in particular tangential to the circumference of the tube.
  • the second movement is preferably a circular and / or elliptical movement (oscillation movement). The radius or the lateral extent of this
  • Oscillation movement should be smaller than the radius of the main movement, for example by a factor of 5, 10, 15 or above.
  • the second movement may alternatively or additionally preferably be a translatory movement perpendicular to the first movement, the direction of this second movement reversing alternately.
  • the tubes and / or the tubesheet are each made of steel or a non-ferrous metal.
  • steel is to be understood as meaning, in particular, a material according to DIN EN 10020: 2000-07, namely a material whose mass fraction of iron is greater than that of any other element whose carbon content is generally less than 2% and the other
  • a limited number of chromium steels can contain more than 2% carbon, but 2% is the usual limit between steel and cast iron.
  • Non-ferrous metal is generally understood to mean a metallic material that is not iron.
  • the tubes and / or the tubesheet are each made of aluminum or an aluminum alloy.
  • the tube bundle heat exchanger can be built in particular much easier than a shell-and-tube heat exchanger made of other materials, such as steel, stainless steel or chrome-nickel steel.
  • aluminum material is up to 50% lower in mass than a corresponding shell and tube heat exchanger, e.g. made of chrome-nickel steel.
  • an oxide layer which in particular is to be broken or melted. Only when this oxide layer has been broken, sufficient energy can be introduced into the workpieces.
  • This oxide layer usually has a much higher melting point than the underlying workpiece, ie as the lying below the oxide layer part of the tube or the tube sheet.
  • the oxide layer may have a melting point between 2000 ° C and 2100 ° C, in particular substantially 2050 ° C.
  • the underlying workpiece may have a melting point between 500 ° C and 700 ° C, in particular between 550 ° C and 660 ° C.
  • this oxide layer can be broken and in particular completely melted, since in laser welding in particular a comparatively high energy concentration can be achieved by the laser beam. It can be particularly effective energy introduced into the underlying workpiece. Tubes and tubesheet made of an aluminum material can thus be connected to each other in a particularly effective, low-cost and cost-effective manner by laser welding. Conventional welding processes are only of limited use for welding pipes and tubesheet from an aluminum material, since it is usually not possible to sufficiently melt the complete oxide layer. Non-molten oxides of the oxide layer remain in the weld metal, which is referred to as oxide flags. Such oxide lugs represent a clear separation or defect in the weld metal and in the weld. By laser welding, the formation of such oxide lances can be prevented and a clean, pure compound or
  • Weld can be generated without such defects.
  • an additional material can be supplied in the course of the laser welding.
  • a protective gas or process gas can be supplied, preferably argon, helium, nitrogen, carbon dioxide, oxygen or a mixture of these gases mentioned.
  • the laser welding can be carried out expediently but also without supply of protective gas and / or filler material.
  • the tube bundle heat exchanger to be produced in particular, has a multiplicity of tubes in its finished, ready-to-operate state
  • Tube bundle heat exchanger can have several hundred, several thousand or even several tens of thousands of tubes. Furthermore, in particular at least one tubesheet is provided in the fabricated tube bundle heat exchanger, which may be formed, for example, as a plate. The tubes are connected at their ends along their circumference fixed to this tube sheet or with these tubesheets. The tubesheet has in particular holes or holes, which correspond in diameter to the diameters of the tubes. In particular, each tube is fastened with one of its ends in each case to one of these bores.
  • the tubes are placed inside the tube bundle heat exchanger and aligned as desired.
  • a jacket can be arranged around the tubes, which forms the hollow cylinder.
  • pipes are connected to the tube sheet of a straight tube heat exchanger.
  • the tubes of such a straight tube heat exchanger extend in a straight line inside the hollow cylinder.
  • two tube sheets are provided, which on
  • each tube is in each case connected to one of these two tube sheets in a material-bonded manner with one of its ends in each case.
  • pipes with the tube sheet of a U-tube heat exchanger can be connected to each other.
  • the tubes of such a U-tube heat exchanger extend within the hollow cylinder in particular U-shaped.
  • Heat exchanger may in particular have only one tube bottom. Since the tubes are bent in this case U-shaped, they can each with its two ends be attached to the same tube sheet. It is also conceivable to use two juxtaposed tube plates.
  • Tube bundle heat exchanger to be interconnected.
  • the tubes are wound inside the hollow cylinder, i. in particular, the tubes extend in a circular or spiral manner about an axis, in particular about a longitudinal axis or main expansion axis of the tube bundle heat exchanger.
  • a core tube can be provided in the interior of the hollow cylinder around which the tubes are arranged in a circle or spiral around.
  • Such a coiled tube bundle heat exchanger in particular has two tube plates arranged at opposite ends.
  • the comparatively thick tubesheet (in particular in comparison to the wall thicknesses of the tubes) has in particular a comparatively high thermal conductivity, so that introduced heat is dissipated very quickly.
  • the comparatively thin or thin-walled tubes expediently have a comparatively low thermal conductivity, so that introduced heat can not be dissipated quickly.
  • Figure 1 shows schematically a preferred embodiment of a
  • Tube bundle heat exchanger which was manufactured by means of a preferred embodiment of a method according to the invention.
  • Figure 2 shows schematically a preferred embodiment of a device according to the invention, which is adapted to carry out a preferred embodiment of a method according to the invention.
  • Figure 3 shows schematically a part of a preferred embodiment of a
  • FIG. 4 schematically shows a part of a shell-and-tube heat exchanger which is processed in the course of a preferred embodiment of a method according to the invention.
  • FIG. 1 schematically shows a preferred embodiment of a shell-and-tube heat exchanger 100 in the form of a wound shell-and-tube heat exchanger which has been produced by means of a preferred embodiment of a method according to the invention.
  • the tube bundle heat exchanger 100 is shown in a sectional view.
  • the shell-and-tube heat exchanger 100 has a jacket 110 which has a fluid inlet 11 and a fluid outlet 12 to guide a first fluid through the jacket 110.
  • a tube bundle 120 is arranged from a plurality of tubes 121. Through the tubes 121, a second fluid can be passed.
  • the tubes 121 are spirally wound around a core tube 140.
  • the individual tubes 121 are connected cohesively to tube plates 130 of the heat exchanger 100.
  • the tube plates 130 have bore regions 131 along their circumference
  • each of the tubes 121 of the tube bundle 120 is connected to one of these bores 132 cohesively with the respective tube plate 130.
  • the heat exchanger 100, the tubes 121 and the tubesheets 130 are made of, for example, an aluminum alloy, e.g. from an aluminum-magnesium-manganese alloy.
  • Figure 1 b is a part of the wound tube heat exchanger 100 (the
  • Tube bundle 120, the tube plates 130 and the core tube 140) of Figure 1 a shown in a perspective view. As can be seen in Figure 1 b, the
  • Tube sheets 130 for example, attached to the core tube 140 via support arms 133.
  • FIG. 2 shows schematically a preferred embodiment of a device 200 according to the invention for laser welding, which is adapted to such a preferred embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 2 shows by way of example how, with this laser welding apparatus 200, one of the tubes, designated by 125 in FIG. 2, with one of the tubesheets 130 of the wound tube bundle heat exchanger 100 according to FIG. 2
  • the laser welding apparatus 200 has a laser 210, for example a NckYAG laser, and a laser head 220.
  • the laser 210 generates a laser beam 21 1, which is coupled into the laser head 220.
  • expedient optical elements are arranged to focus the laser beam 21 1 on a point to be welded in a connecting region 250 between the tube 125 and the tube plate 130.
  • the focused laser beam 21 1 impinges on the spot to be welded in the
  • Connection region 250 whereby the tube 125 and the tube sheet 130 are at least partially melted, so that a molten bath 253 is formed.
  • the laser welding apparatus 200 further includes a first controller 230 and a first traversing mechanism 231 for generating a first movement of the laser beam 21 1.
  • the movement mechanism 231 is suitably activated for this purpose by the first control unit 230.
  • Laser welder 200 in particular both the laser 210 and the laser head 220 together, are moved.
  • the laser welding apparatus 200 can be rotated, for example, both about a z-axis and about an x-axis.
  • the tube plate 130 extends, for example, in a plane spanned by the x-axis and a y-axis, wherein the z-axis is oriented perpendicular to this plane. According to this first movement or main movement, the laser beam 21 1 is moved over the connection area along a first direction 251.
  • This first direction 251 corresponds in particular to a main extension direction of the
  • weld 260 Furthermore, this first direction 251 extends in particular parallel to a circumference 252 of the tube 125. Furthermore, a second control device 240 and a second displacement mechanism are provided to produce a second movement of the laser beam 21 1.
  • the second movement mechanism will be explained in detail below with reference to FIG. It should be noted that the first controller 230 and the second controller 240 may be housed in a common control unit combined. The same applies to the two travel mechanisms.
  • FIG. 3 schematically shows the laser head 220 from FIG. 2 in a sectional view.
  • the laser beam 21 1 generated by the laser 210 is coupled into the laser head through a lens 221 and initially strikes a deflection mirror 222 in this example.
  • the laser beam 21 1 then encounters a first rotatable mirror 223 and then a second rotatable mirror 226. Subsequently, the laser beam 21 1 hits a focusing lens 229, after which it leaves the laser head.
  • the rotatable mirrors 223 and 226 may each be formed, for example, as a concave mirror.
  • the first mirror 223 may be rotated about a first axis 225 by a first adjustment mechanism 224.
  • the second mirror 226 may be rotated about a second axis 228 by a second adjustment mechanism 227.
  • the axes 225 and 228 are in particular perpendicular to each other.
  • Adjustment mechanisms 224 and 227 together form the above-explained second movement mechanism for generating the second movement of the laser beam 21 1.
  • the second controller 240 for this purpose controls the adjustment mechanisms 224 and 227 to rotate the rotatable mirrors 223 and 226, respectively, to superimpose the second movement of the laser beam 21 1 of the first movement.
  • FIG. 4 a shows schematically an example of the first movement of the laser beam 21 1.
  • the first movement thereby runs in the connection region 250 along the circumference 252 of the tube 125.
  • the first movement is thus a circular movement about the center of the tube 125, the first direction of movement 251 runs parallel to the circumference 252 of the tube 125.
  • a radius 301 of this circular movement corresponds to, for example, the outer radius of the tube 125th
  • FIG. 4b schematically illustrates an example of the second movement of the laser beam 21 1.
  • the second movement is also a circular motion in this example.
  • the diameter 302 of this circular movement in this example corresponds to a width of the connecting region 250.
  • the diameter 301 of this circular movement also corresponds to the width of the weld 260.
  • the second movement may, for example, also be elliptical, as shown in FIG. 4c.
  • twice the length of the semi-minor axis 303 corresponds to the corresponding ellipse of the width of the
  • Connection area 250 thus moves as a superposition of a circular movement with radius 301 and a circular movement with diameter 302.
  • the center of the second movement in the form of the circular movement according to FIG. 4b lies, for example, on the circumference 252 of the tube 125.
  • Movement made with a transverse deflection between 0.15 and 0.25 mm and a longitudinal deflection of 0.15 to 0.25 mm Is the longitudinal and equaling the transverse deflection, there is a circular second movement, otherwise an elliptical second movement is obtained.
  • a circular second movement with a transverse and longitudinal deflection of 0.23 mm has proven to be particularly advantageous.
  • the frequency of this second movement is in the range of 3000-4500 Hz, in particular a frequency of 3500 Hz is particularly advantageous. In this way, the risk of porosity in the welded joint can be greatly reduced by the second movement.
  • FIG. 4e shows an example of a manufactured tube / tube bottom connection.
  • the tube 125 and the tubesheet 130 are melted, in particular over the entire width of the connection region.
  • the weld 260 was generated, wherein the width of the weld 260 of the width of the
  • Connection area 250 corresponds.

Abstract

The present invention relates to a method for connecting tubes (125) of a tube bundle heat exchanger to a tube plate (130) of the tube bundle heat exchanger, wherein the tubes (125) are cohesively connected to the tube plate (130) by laser welding, during the course of which a laser beam (211) is generated and is focused on a location to be welded in a connecting region (250) between tube (125) and tube plate (130), wherein the laser beam (211) is moved so as to perform a first movement over the connecting region (250) and a second movement which is superposed on the first movement and which differs from the first movement, and wherein, by means of the second movement, melt bath dynamics are influenced in targeted fashion and/or a vapour capillary that forms is modified in targeted fashion.

Description

Beschreibung  description
Verfahren zum Verbinden von Rohren eines Rohrbündelwärmetauschers mit einem Method for connecting pipes of a tube bundle heat exchanger with a
Rohrboden des Rohrbündelwärmetauschers  Tube bottom of the tube bundle heat exchanger
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Rohren eines The invention relates to a method for connecting pipes of a
Rohrbündelwärmetauschers mit einem Rohrboden des Rohrbündelwärmetauschers sowie eine Vorrichtung zu dessen Durchführung. Tube bundle heat exchanger with a tube plate of the tube bundle heat exchanger and a device for its implementation.
Stand der Technik Rohrbündelwärmetauscher sind dazu eingerichtet, Wärme von einem ersten Fluid auf ein zweites Fluid zu übertragen. Zu diesem Zweck weist ein Prior art tube bundle heat exchangers are configured to transfer heat from a first fluid to a second fluid. For this purpose, a
Rohrbündelwärmetauscher zumeist einen Hohlzylinder auf, in dessen Innerem eine Vielzahl von Rohren angeordnet ist. Eines der beiden Fluide kann durch die Rohre geleitet werden, das andere Fluid durch den Hohlzylinder, insbesondere um die Rohre herum. Die Rohre sind mit ihren Enden entlang ihres Umfangs an Rohrböden des Rohrbündelwärmetauschers befestigt. Shell and tube heat exchanger usually a hollow cylinder, in the interior of a plurality of tubes is arranged. One of the two fluids can be passed through the tubes, the other fluid through the hollow cylinder, in particular around the tubes. The tubes are secured with their ends along their circumference to tubesheets of the tube bundle heat exchanger.
Im Zuge des Herstellungsprozesses eines Rohrbündelwärmetauschers werden die Rohre mit ihren Enden beispielsweise stoffschlüssig mit den Rohrböden verbunden. Je nach Anzahl der Rohre werden dabei bis zu mehrere zehntausend Rohr-Rohrboden- Verbindungen hergestellt. In the course of the production process of a tube bundle heat exchanger, the tubes are connected with their ends, for example, materially bonded to the tube sheets. Depending on the number of tubes, up to several tens of thousands of tube-tubesheet connections are produced.
Aus der DE 10 2006 031 606 A1 ist ein Verfahren zum Laserschweißen bekannt, bei dem der Vorschubbewegung des Laserstrahls eine Pendelbewegung überlagert wird. Diese Pendelbewegung erfolgt im Wesentlichen in senkrechter Richtung zu der Vorschubrichtung. Die Pendelbewegung erfolgt hier aus Gründen der besseren Spaltüberbrückbarkeit. From DE 10 2006 031 606 A1 a method for laser welding is known in which the feed movement of the laser beam is superimposed on a pendulum motion. This pendulum movement takes place substantially in the direction perpendicular to the feed direction. The pendulum movement takes place here for reasons of better Spaltüberbrückbarkeit.
Es ist wünschenswert, eine Möglichkeit bereitzustellen, um Rohre eines It is desirable to provide a way to order a pipe
Rohrbündelwärmetauschers mit einem Rohrboden des Rohrbündelwärmetauschers auf aufwandsarme und kostengünstige Weise in hoher Qualität miteinander zu verbinden. Offenbarung der Erfindung Tube bundle heat exchanger with a tube plate of the tube bundle heat exchanger in a low-cost and cost-effective manner to connect with each other in high quality. Disclosure of the invention
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Verbinden von Rohren eines According to the invention, a method for connecting pipes of a
Rohrbündelwärmetauschers mit einem Rohrboden des Rohrbündelwärmetauschers sowie eine Vorrichtung zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungen und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in analoger Art und Weise. Tube bundle heat exchanger with a tube plate of the tube bundle heat exchanger and a device for its implementation with the features of the independent claims proposed. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description. Embodiments and advantages of the method according to the invention and the device according to the invention will become apparent from the following description in an analogous manner.
Die Rohre werden mittels Laserschweißens mit dem Rohrboden stoffschlüssig verbunden. Im Zuge des Laserschweißens wird ein Laserstrahl erzeugt und auf eine zu schweißende Stelle in einem Verbindungsbereich zwischen Rohr und Rohrboden fokussiert. In diesem Verbindungsbereich soll das entsprechende Rohr mit dem Rohrboden stoffschlüssig verbunden werden. Eine entsprechende Schweißnaht zwischen Rohr und Rohrboden wird in diesem Verbindungsbereich erzeugt. The tubes are connected by means of laser welding to the tube bottom cohesively. In the course of laser welding, a laser beam is generated and focused on a point to be welded in a connection region between the tube and tube sheet. In this connection region, the corresponding tube is to be materially connected to the tube sheet. A corresponding weld between tube and tube sheet is created in this connection area.
Der fokussierte Laserstrahl wird gemäß einer ersten Bewegung, bzw. einer The focused laser beam is in accordance with a first movement, or a
Hauptbewegung oder Vorschubbewegung, über den Verbindungsbereich hinweg bewegt. Diese erste Bewegung erfolgt insbesondere entlang einer ersten Richtung (Vorschubrichtung) über den Verbindungsbereich hinweg. Diese erste Richtung entspricht insbesondere einer Haupterstreckungsrichtung der zu erzeugenden Main motion or feed motion, moving across the connection area. This first movement takes place in particular along a first direction (feed direction) over the connection region. This first direction corresponds in particular to a main extension direction of the to be generated
Schweißnaht. Dieser ersten Bewegung des Laserstrahls wird eine zweite Bewegung, insbesondere eine sog. Überlagerungsbewegung überlagert, die unterschiedlich zu der ersten Bewegung ist. Insbesondere erfolgt diese zweite Bewegung entlang einer zweiten Richtung, die insbesondere unterschiedlich zu der ersten Richtung ist. Weld. This first movement of the laser beam is superimposed on a second movement, in particular a so-called overlay movement, which is different from the first movement. In particular, this second movement takes place along a second direction, which is in particular different from the first direction.
Insbesondere kann eine Oszillationsbewegung als diese zweite Bewegung ausgeführt werden. Um die einzelnen Rohre mit dem Rohrboden zu verbinden, wird In particular, an oscillation movement may be performed as this second movement. To connect the individual tubes with the tubesheet, is
erfindungsgemäß somit ein Laserschweißen durchgeführt, bei dem zwei Bewegungen des Laserstrahls im Sinne der Vektorgeometrie überlagert werden. According to the invention, a laser welding is thus carried out, in which two movements of the laser beam are superimposed in the sense of the vector geometry.
Zweckmäßigerweise kann ein sogenanntes Laserschweißen mit Strahloszillation durchgeführt werden. Zudem wird erfindungsgemäß durch die zweite Bewegung das Schmelzbad und dessen Eigenschaften flexibel beeinflusst. Insbesondere kann eine Schmelzbaddynamik flexibel gezielt beeinflusst werden und/oder eine entstehende Dampfkapillare gezielt modifiziert werden, beispielsweise zu einer länglichen oder ovalen Form hin. Aufgrund einer derartigen veränderten Schmelzbaddynamik bzw. einer derartigen Modifizierung der Dampfkapillare kann insbesondere eine Ausgasung begünstigt werden. Durch potentielle Verschmutzungen in einem Spalt zwischen Rohr und Rohrboden kann die Gefahr bestehen, dass es zu einer Porosität im Schweißgut kommt. Durch die Beeinflussung der Schmelzbaddynamik und die Modifizierung der Dampfkapillare kann diese Gefahr stark vermindert werden. Appropriately, a so-called laser welding can be carried out with beam oscillation. In addition, according to the invention, the molten bath and its properties are flexibly influenced by the second movement. In particular, a molten bath dynamics can be flexibly influenced in a targeted manner and / or a resulting vapor capillary can be purposefully modified, for example to form an elongated or oval shape. Due to such an altered melt pool dynamics or such a modification of the vapor capillary, in particular outgassing can be promoted. Potential contamination in a gap between the pipe and the tube sheet can lead to the risk of porosity in the weld metal. By influencing the molten bath dynamics and the modification of the vapor capillary, this danger can be greatly reduced.
Zur genannten Veränderung der Schmelzbaddynamik bzw. der Modifizierung der Dampfkapillare eignet sich als zweite Bewegung insbesondere eine kreisförmige oder elliptische Bewegung, wobei hierbei transversale Auslenkungen von 0,15 - 0,25 mm insbesondere 0,23 mm, und longitudinale Auslenkungen von 0,15 - 0,25 mm, insbesondere 0,23 mm, besonders vorteilhaft sind. Die bevorzugte Frequenz der zweiten Bewegung beträgt hierbei 3000 - 4500 Hz, insbesondere 3500 Hz. For the above-mentioned change in the melt-bath dynamics or the modification of the vapor capillary, the second movement is in particular a circular or elliptical movement, in which case transverse deflections of 0.15-0.25 mm, in particular 0.23 mm, and longitudinal deflections of 0.15, 0.25 mm, in particular 0.23 mm, are particularly advantageous. The preferred frequency of the second movement is 3000-4500 Hz, in particular 3500 Hz.
Es sei an dieser Stelle betont, dass die Überlagerung der zwei Bewegungen bei vorliegender Erfindung weniger aus Gründen einer besseren Spaltüberbrückbarkeit als vielmehr zu Zwecken der Porenverminderung eingesetzt wird. It should be emphasized at this point that the superimposition of the two movements in the present invention is used less for better Spaltüberbrückbarkeit than for purposes of pore reduction.
Als Laserschweißen oder Laserstrahlschweißen ist in diesem Zusammenhang insbesondere ein Prozess zu verstehen, wie er gemäß der DIN EN ISO 4063 In this context, laser welding or laser beam welding is to be understood in particular to mean a process as described in DIN EN ISO 4063
("Schweißen und verwandte Prozesse - Liste der Prozesse und Ordnungsnummern") als Prozess 52 definiert ist. Dabei wird durch einen Laserstrahl Energie in zu verbindende Werkstücke eingebracht. ("Welding and Related Processes - List of Processes and Order Numbers") is defined as Process 52. In this case, energy is introduced by a laser beam into workpieces to be joined.
Im Zuge des Laserschweißen wird der Laserstrahl durch einen zweckmäßigen Laser erzeugt, beispielsweise durch einen C02-Laser, CO-Laser, Festkörperlaser, insbesondere Nd:YAG-Laser, Nd-Glas-Laser, Erbium-YAG-Laser, Scheibenlaser, Faserlaser und/oder Diodenlaser. Der erzeugte Laserstrahl wird durch optische Elemente wie Linsen und/oder Spiegel, z.B. Hohlspiegel, geführt und auf eine zu schweißende Stelle im Verbindungsbereich fokussiert. In the course of laser welding, the laser beam is generated by a suitable laser, for example by a C0 2 laser, CO laser, solid-state laser, in particular Nd: YAG laser, Nd glass laser, Erbium YAG laser, disk laser, fiber laser and / or diode lasers. The generated laser beam is guided through optical elements such as lenses and / or mirrors, eg concave mirrors, and focused on a point to be welded in the connection region.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Laserschweißen ist zum Verbinden von Rohren eines Rohrbündelwärmetauschers mit einem Rohrboden des The laser welding apparatus according to the invention is for connecting pipes of a shell-and-tube heat exchanger to a tube bottom of the tube
Rohrbündelwärmetauschers entsprechend eingerichtet und weist einen Laser zum Erzeugen eines Laserstrahls, ein erstes Steuergerät zur Ansteuerung eines ersten Verfahrmechanismus zum Erzeugen einer ersten Bewegung des Laserstrahls und ein zweites Steuergerät zur Ansteuerung eines zweiten Verfahrmechanismus zum Erzeugen einer zweiten Bewegung des Laserstrahls auf, wobei das erste und das zweite Steuergerät dazu eingerichtet sind, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Hierbei können das erste und das zweite Steuergerät in einem gemeinsamen Steuergerät kombiniert untergebracht sein. Es kann auch zweckdienlich sein, den ersten und den zweiten Verfahrmechanismus in einen gemeinsamen Verfahrmechanismus zu kombinieren. Eine Trennung in ein erstes und ein zweites Steuergerät bzw. einen ersten und einen zweiten Verfahrmechanismus ist Shell and tube heat exchanger configured accordingly and has a laser for generating a laser beam, a first control device for driving a first traversing mechanism for generating a first movement of the laser beam and a second control device for controlling a second movement mechanism for generating a second movement of the laser beam, wherein the first and the second control device are adapted to perform a method according to the invention. Here, the first and the second control unit can be accommodated combined in a common control unit. It may also be expedient to combine the first and the second travel mechanism into a common movement mechanism. A separation into a first and a second control device and a first and a second movement mechanism is
insbesondere dann sinnvoll, wenn eine bestehende Vorrichtung zum Laserschweißen nachgerüstet werden soll, um ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. especially useful if an existing device for laser welding to be retrofitted to perform an inventive method.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Laserschweißen bzw. ein entsprechendes Laserschweißgerät weist insbesondere den Laser und ein zweckmäßiges Gehäuse auf, in welchem die optischen Elemente angeordnet sind. Der Laser kann ebenfalls in diesem Gehäuse angeordnet sein oder auch außerhalb des selbigen, wobei derThe device according to the invention for laser welding or a corresponding laser welding device has in particular the laser and a suitable housing in which the optical elements are arranged. The laser can also be arranged in this housing or outside of the same, wherein the
Laserstrahl in diesem Fall in das Gehäuse eingekoppelt wird. Beispielsweise können mehrere oder alle optischen Elemente in einem Laserkopf angeordnet sein. Der Laserstrahl wird in diesen Laserkopf eingekoppelt. Die erste und zweite Bewegung des Laserstrahls und somit das Herstellen der Rohr- Rohrboden-Verbindung können durch eine zweckmäßige automatisierte Steuerung durchgeführt werden. Das Laserschweißen mit Strahloszillation kann somit insbesondere auf einfache Weise automatisiert durchgeführt werden. Die Laser beam is coupled in this case in the housing. For example, several or all optical elements may be arranged in a laser head. The laser beam is coupled into this laser head. The first and second movement of the laser beam and thus the production of the tube-tube-ground connection can be carried out by a suitable automated control. The laser welding with beam oscillation can thus be carried out automatically in a simple manner, in particular. The
automatisierte Steuerung steuert insbesondere zweckmäßige Elemente der automated control controls in particular expedient elements of
Vorrichtung zum Laserschweißen an, um den Laserstrahl zu fokussieren und entsprechend zu bewegen. Laser welding apparatus to focus the laser beam and move accordingly.
Der fokussierte Laserstrahl trifft auf der zu schweißenden Stelle in dem The focused laser beam strikes the spot to be welded in the
Verbindungsbereich auf. Das jeweilige Rohr und/oder der Rohrboden werden in einem Bereich um diese zu schweißende Stelle herum aufgeschmolzen, wodurch das Schmelzbad erzeugt wird. Connection area on. The respective tube and / or the tubesheet are melted in an area around this point to be welded, whereby the molten bath is generated.
Eine spezielle Ausführung des Laserschweißens ist das sogenannten Tief schweißen. Dabei liegt die Intensität des erzeugten Laserstrahls über einem vorbestimmten Grenzwert, beispielsweise über einem Grenzwert von 1 MW/cm2, 2 MW/cm2 oder 4 MW/cm2. Durch diese vergleichsweise hohe Intensität verdampft ein Teil des A special embodiment of the laser welding is the so-called deep welding. In this case, the intensity of the laser beam generated is above a predetermined limit, for example above a limit of 1 MW / cm 2 , 2 MW / cm 2 or 4 MW / cm 2 . Due to this comparatively high intensity, a part of the
Werkstoffs in dem Schmelzbad, wodurch ein Metalldampf erzeugt wird. Durch weitere Absorption der Laserenergie wird dieser Metalldampf zumindest teilweise ionisiert, wodurch ein laserinduziertes Plasma bzw. Metalldampfplasma erzeugt wird. Durch die hohe Intensität des Laserstrahls bildet sich in der Schmelze weiterhin eine Material in the molten bath, whereby a metal vapor is generated. By further absorption of the laser energy of this metal vapor is at least partially ionized, whereby a laser-induced plasma or metal vapor plasma is generated. Due to the high intensity of the laser beam, a melt continues to form in the melt
Schweißkapillare bzw. Dampfkapillare aus, welche auch als "keyhole" bezeichnet wird. Diese Dampfkapillare ist als ein Hohlraum ausgebildet, welcher mit dem  Welding capillary or vapor capillary, which is also referred to as "keyhole". This vapor capillary is formed as a cavity, which with the
Metalldampfplasma gefüllt ist. Da der Absorptionsgrad des Metalldampfplasmas insbesondere höher ist als der Absorptionsgrad der Schmelze, kann die Energie des Laserstrahls nahezu vollständig in das jeweilige Rohr bzw. den Rohrboden eingebracht werden. Metal vapor plasma is filled. Since the degree of absorption of the metal vapor plasma is, in particular, higher than the degree of absorption of the melt, the energy of the laser beam can be introduced almost completely into the respective tube or the tubesheet.
Wenn der Laserstrahl über den Verbindungsbereich bewegt wird, läuft der When the laser beam is moved over the connection area, the running
geschmolzene Werkstoff hinter dem Laserstrahl zusammen und erstarrt zu der Schweißnaht. Im Zuge der Hauptbewegung wird der Laserstrahl entlang der ersten Richtung bewegt, um das jeweilige Rohr entlang seines Umfangs mit dem Rohrboden zu verbinden und um somit die entsprechende Schweißnaht um das Rohr herum zu erzeugen. Die Hauptbewegung stellt somit insbesondere eine kreisförmige Bewegung um das Rohr herum bzw. entlang dessen Umfangs dar. molten material behind the laser beam together and solidifies to the weld. In the course of the main movement, the laser beam is moved along the first direction to connect the respective tube along its circumference to the tubesheet and thus to produce the corresponding weld around the tube. The main movement thus represents in particular a circular movement around the tube or along its circumference.
Insbesondere bei hohen Leistungen des Laserstrahls kann es sich als schwierig erweisen, den Laserstrahl präzise entlang von Punkten im Verbindungsbereich zu führen, an welchen sich Rohr und Rohrboden berühren, und das Schmelzbad präzise entlang dieser Punkte zu erzeugen. Würde keine Überlagerungsbewegung In particular, at high powers of the laser beam, it may prove difficult to guide the laser beam precisely along points in the connection area at which tube and tube sheet touch, and to produce the molten bath precisely along these points. Would not be a superposition movement
durchgeführt werden und würde das Schmelzbad ausschließlich im Zuge der be carried out and the melt would be used exclusively in the course of
Hauptbewegung erzeugt werden, kann sich eine präzise Erzeugung des Schmelzbads daher als schwierig erweisen.  Therefore, a precise generation of the molten bath can prove difficult.
Durch die zusätzliche zweite Bewegung bzw. Überlagerungsbewegung, welche der Hauptbewegung überlagert wird, kann das Schmelzbad mit höherer Flexibilität erzeugt werden. Durch diese überlagerte zweite Bewegung kommt es nicht ausschließlich darauf an, den Laserstrahl im Zuge der Hauptbewegung möglichst exakt auf definierte Punkte im Verbindungsbereich zu richten und möglichst exakt entlang der ersten Richtung zu verfahren. Stattdessen kann der Laserstrahl insbesondere über einen ausgedehnten, breiten Bereich um diese entsprechenden Punkte herum bewegt bzw. oszilliert werden. Durch die Überlagerungsbewegung kann auf einfache Weise ein breiteres Schmelzbad bzw. ein breiterer Aufschmelzbereich erzeugt werden, als es im Zuge der Hauptbewegung möglich wäre. Es ergeben sich somit insbesondere zusätzliche Freiheitsgrade, um den Laserstrahl auf den Verbindungsbereich zu richten und um das Schmelzbad zu erzeugen. Due to the additional second movement or overlay movement, which is superimposed on the main movement, the molten bath can be produced with greater flexibility. Due to this superimposed second movement, it is not exclusively important to direct the laser beam in the course of the main movement as precisely as possible to defined points in the connection area and to move as exactly along the first direction as possible. Instead, the laser beam can be moved in particular over an extended, wide area around these corresponding points or be oscillated. Due to the superimposition movement, a broader melting bath or a wider melting area can be generated in a simple manner than would be possible in the course of the main movement. In particular, additional degrees of freedom thus result in order to direct the laser beam onto the connection region and to produce the molten bath.
Insbesondere wirkt es sich nicht negativ auf die herzustellende Verbindung zwischen Rohr und Rohrboden aus, wenn der Laserstrahl im Zuge der Haupt- und/oder In particular, it does not have a negative effect on the connection to be made between tube and tubesheet when the laser beam in the course of the main and / or
Überlagerungsbewegung nicht absolut exakt entlang einer jeweiligen vorgegebenen Bahn und somit nicht absolut exakt entlang der jeweiligen Richtung geführt werden kann. Bei einer reinen Hauptbewegung würde dies sehr viel stärker ins Gewicht fallen, da dort das Schmelzbad ausschließlich durch die Hauptbewegung erzeugt wird. Wenn hingegen durch die Kombination von Haupt- und Überlagerungsbewegung ein breites Schmelzbad erzeugt wird, fallen leichte Abweichungen der einzelnen Bewegungen von der jeweiligen vorgegeben Bahn nicht oder kaum ins Gewicht und beeinflussen das Schmelzbad und die herzustellende Verbindung nicht negativ. Overlapping movement can not be performed absolutely accurately along a respective predetermined path and thus not absolutely exactly along the respective direction. In a pure main motion, this would be much more important, because there the melt is generated exclusively by the main movement. If, on the other hand, a broad molten bath is produced by the combination of main and overlay movement, slight deviations of the individual movements from the given given path are not or hardly significant and do not adversely affect the molten bath and the connection to be produced.
Durch die erste Bewegung wird vorteilhafterweise die Haupterstreckungsrichtung der Schweißnaht bzw. des Schmelzbads vorgegeben. Die erste Bewegung verläuft somit insbesondere entlang der Stellen, an welchen sich Rohr und Rohrboden berühren, insbesondere entlang des Verbindungsbereichs bzw. entlang einer By the first movement advantageously the main extension direction of the weld or the molten bath is specified. The first movement thus runs, in particular, along the points at which the pipe and the tube bottom touch, in particular along the connection region or along a connecting region
Haupterstreckungsrichtung des Verbindungsbereichs. Main extension direction of the connection area.
Vorzugsweise wird durch die zweite Bewegung eine Breite der Schweißnaht bzw. des Schmelzbads vorgegeben, also insbesondere eine Ausdehnung der Schweißnaht bzw. des Schmelzbads senkrecht zu der ersten Bewegungsrichtung bzw. senkrecht zu der Haupterstreckungsrichtung der Schweißnaht. Insbesondere kann die Breite der Schweißnaht bzw. des Schmelzbads durch die zweite Bewegung bewusst beeinflusst und weiter insbesondere auf einen vorbestimmten Wert eingestellt werden. Preferably, the width of the weld seam or of the molten bath is predetermined by the second movement, that is to say in particular an expansion of the weld seam or of the molten bath perpendicular to the first direction of movement or perpendicular to the main extension direction of the weld seam. In particular, the width of the weld seam or of the molten bath may be deliberately influenced by the second movement and in particular set to a predetermined value.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform werden die erste Bewegung und/oder die zweite Bewegung durch Bewegung einzelner optischer Elemente in einem According to an advantageous embodiment, the first movement and / or the second movement by movement of individual optical elements in one
Strahlengang des Laserstrahls erzeugt. Einzelne optische Elemente, insbesondere Spiegel, können zu diesem Zweck verschoben, verschwenkt, gedreht und/oder gekippt werden. Insbesondere kann ein erster Spiegel vorgesehen sein, welcher um eine erste Achse, beispielsweise um eine vertikale Achse, gedreht bzw. gekippt werden kann, und weiterhin kann ein zweiter Spiegel vorgesehen sein, der drehbar um eine zweite Achse ist. Diese zweite Achse kann insbesondere senkrecht zu der ersten Achse verlaufen und beispielsweise eine horizontale Achse sein. Beam path of the laser beam generated. Individual optical elements, in particular mirrors, can be displaced, pivoted, rotated and / or tilted for this purpose become. In particular, a first mirror can be provided which can be rotated or tilted about a first axis, for example about a vertical axis, and furthermore a second mirror can be provided which is rotatable about a second axis. This second axis may in particular run perpendicular to the first axis and, for example, be a horizontal axis.
Alternativ oder zusätzlich können die erste Bewegung und/oder die zweite Bewegung vorteilhafterweise erzeugt werden, indem eine Vorrichtung zum Laserschweißen oder ein Teil einer Vorrichtung zum Laserschweißen bewegt wird. Dieser Teil oder die gesamte Laserschweißvorrichtung kann z.B. mittels eines mechanischen Alternatively or additionally, the first movement and / or the second movement can advantageously be generated by moving a device for laser welding or a part of a device for laser welding. This part or the entire laser welding device may e.g. by means of a mechanical
Verfahrmechanismus entsprechend bewegt werden, insbesondere verschoben, verschwenkt, gedreht und/oder gekippt. Im Zuge dessen kann beispielsweise ein System aus mehreren optischen Elementen gemeinsam bewegt werden.  Traversing be moved accordingly, in particular moved, pivoted, rotated and / or tilted. In the course of this, for example, a system of several optical elements can be moved together.
Beispielsweise können mehrere oder alle optische Elemente in dem Laserkopf angeordnet sein und dieser Laserkopf kann insbesondere bewegt werden. Somit kann insbesondere eine Vielzahl von optischen Elementen gemeinsam bewegt werden, um die Haupt- und/oder Überlagerungsbewegung zu erzeugen. For example, several or all optical elements can be arranged in the laser head and this laser head can be moved in particular. Thus, in particular, a plurality of optical elements can be moved together to produce the main and / or overlay movement.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die erste Bewegung erzeugt werden, indem ein Teil der Laserschweißvorrichtung bewegt wird, vorzugsweise ein Teil, in welchem eine Vielzahl von optischen Elementen angeordnet ist, z.B. der Laserkopf, und die zweite Bewegung kann erzeugt werden, indem einzelne optische Elemente in diesem Teil der Laserschweißvorrichtung bewegt werden. Die Haupt- und die According to an advantageous embodiment, the first movement can be generated by moving a part of the laser welding device, preferably a part in which a plurality of optical elements are arranged, e.g. the laser head, and the second movement can be generated by moving individual optical elements in this part of the laser welding apparatus. The main and the
Überlagerungsbewegung werden somit jeweils insbesondere mittels unterschiedlicher Mechanismen erzeugt. Der entsprechende Teil der Laserschweißvorrichtung und die entsprechenden einzelnen optischen Elemente können in diesem Fall insbesondere unabhängig voneinander angesteuert werden, um die zwei Bewegungen des Superposition movement are thus generated in each case in particular by means of different mechanisms. The corresponding part of the laser welding device and the corresponding individual optical elements can be driven in this case, in particular independently of each other, to the two movements of the
Laserstrahls zu überlagern. Vorzugsweise ist die erste Bewegung eine kreisförmige Bewegung, deren Radius im Wesentlichen oder ganz dem Radius eines Rohrs entspricht. Wie weiter oben bereits erläutert, verläuft die erste Bewegung somit vorzugsweise kreisförmig um das Rohr herum bzw. entlang dessen Umfangs. Die erste Richtung ist somit insbesondere tangential zum Umfang des Rohrs. Bevorzugt ist die zweite Bewegung eine kreisförmige und/oder elliptische Bewegung (Oszillationsbewegung). Der Radius bzw. die laterale Erstreckung dieser Overlap laser beam. Preferably, the first movement is a circular movement whose radius substantially or completely corresponds to the radius of a pipe. As already explained above, the first movement thus preferably runs in a circle around the tube or along its circumference. The first direction is thus in particular tangential to the circumference of the tube. The second movement is preferably a circular and / or elliptical movement (oscillation movement). The radius or the lateral extent of this
Oszillationsbewegung sollte kleiner als der Radius der Hauptbewegung sein, beispielsweise um den Faktor 5, 10, 15 oder darüber. Die zweite Bewegung kann alternativ oder zusätzlich bevorzugt eine translatorische Bewegung senkrecht zu der ersten Bewegung sein, wobei sich die Richtung dieser zweiten Bewegung alternierend umkehrt. Oscillation movement should be smaller than the radius of the main movement, for example by a factor of 5, 10, 15 or above. The second movement may alternatively or additionally preferably be a translatory movement perpendicular to the first movement, the direction of this second movement reversing alternately.
Vorzugsweise sind die Rohre und/oder der Rohrboden jeweils aus Stahl oder einem Nichteisenmetall gefertigt. Als Stahl sei in diesem Zusammenhang insbesondere ein Werkstoff gemäß der DIN EN 10020:2000-07 zu verstehen, nämlich ein "Werkstoff, dessen Massenanteil an Eisen größer ist als der jedes anderen Elementes, dessen Kohlenstoffgehalt im Allgemeinen kleiner als 2 % ist und der andere Elemente enthält. Eine begrenzte Anzahl von Chromstählen kann mehr als 2 % Kohlenstoff enthalten, aber 2 % ist die übliche Grenze zwischen Stahl und Gusseisen." Als Nichteisenmetall ist im Allgemeinen ein metallischer Werkstoff zu verstehen, der nicht Eisen ist. Preferably, the tubes and / or the tubesheet are each made of steel or a non-ferrous metal. In this context, steel is to be understood as meaning, in particular, a material according to DIN EN 10020: 2000-07, namely a material whose mass fraction of iron is greater than that of any other element whose carbon content is generally less than 2% and the other A limited number of chromium steels can contain more than 2% carbon, but 2% is the usual limit between steel and cast iron. " Non-ferrous metal is generally understood to mean a metallic material that is not iron.
Insbesondere wird bei Rohren und/oder Rohrboden aus Stahl- oder Nichteisenmetallen bei Vorhandensein von Verschmutzungen in einem Spalt zwischen Rohr und In particular, in pipes and / or tubesheet made of steel or non-ferrous metals in the presence of contamination in a gap between the pipe and
Rohrboden die Gefahr der Entstehung von Porosität durch Begünstigung der Pipe soil the danger of the emergence of porosity by favoring the
Ausgasung aufgrund veränderter Schmelzbaddynamik und/oder Modifizierung der Dampfbadkapillare hin zu einer ovalen bzw. länglichen Form stark vermindert. Outgassing greatly reduced due to altered melt dynamics and / or modification of the Dampfbadkapillare towards an oval or elongated shape.
Vorteilhafterweise sind die Rohre und/oder der Rohrboden jeweils aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung gefertigt. Durch eine derartige Verwendung eines Advantageously, the tubes and / or the tubesheet are each made of aluminum or an aluminum alloy. By such use of a
Aluminiumwerkstoffs, also von Aluminium oder einer Aluminium-Legierung, kann der Rohrbündelwärmetauscher insbesondere sehr viel leichter gebaut werden als ein Rohrbündelwärmetauscher aus anderen Werkstoffen, beispielsweise aus Stahl, Edelstahl oder Chrom-Nickel-Stahl. Der Rohrbündelwärmetauscher aus einem Aluminum material, so of aluminum or an aluminum alloy, the tube bundle heat exchanger can be built in particular much easier than a shell-and-tube heat exchanger made of other materials, such as steel, stainless steel or chrome-nickel steel. The tube bundle heat exchanger from a
Aluminiumwerkstoff weist insbesondere eine um bis zu 50% geringere Masse auf als ein entsprechender Rohrbündelwärmetauscher, der z.B. aus Chrom-Nickel-Stahl gefertigt ist. In particular, aluminum material is up to 50% lower in mass than a corresponding shell and tube heat exchanger, e.g. made of chrome-nickel steel.
Für die Bearbeitung von Rohr bzw. Rohrboden aus einem Aluminiumwerkstoff gilt es zu beachten, dass Aluminium schnell mit Sauerstoff reagiert, wodurch sich For the processing of pipe or tube sheet made of an aluminum material, it should be noted that aluminum reacts quickly with oxygen, resulting in
Aluminiumoxid Al203 auf dem jeweiligen Werkstück, also auf dem Rohr und/oder dem Rohrboden, bildet. Auf den zu verschweißenden Werkstücken bildet sich somit eine Oxidschicht, welche insbesondere aufgebrochen bzw. aufgeschmolzen werden soll. Erst wenn diese Oxidschicht aufgebrochen wurde, kann ausreichend Energie in die Werkstücke eingebracht werden. Diese Oxidschicht besitzt zumeist einen sehr viel höheren Schmelzpunkt als das darunter liegende Werkstück, also als der unter der Oxidschicht liegende Teil des Rohrs bzw. des Rohrbodens. Beispielsweise kann die Oxidschicht einen Schmelzpunkt zwischen 2000°C und 2100°C besitzen, insbesondere im Wesentlichen 2050°C. Abhängig von der genauen Zusammensetzung kann das darunterliegende Werkstück hingegen einen Schmelzpunkt zwischen 500°C und 700°C, insbesondere zwischen 550°C und 660°C besitzen. Alumina Al 2 0 3 on the respective workpiece, ie on the pipe and / or the Tube sheet, forming. On the workpieces to be welded thus forming an oxide layer, which in particular is to be broken or melted. Only when this oxide layer has been broken, sufficient energy can be introduced into the workpieces. This oxide layer usually has a much higher melting point than the underlying workpiece, ie as the lying below the oxide layer part of the tube or the tube sheet. For example, the oxide layer may have a melting point between 2000 ° C and 2100 ° C, in particular substantially 2050 ° C. Depending on the exact composition, however, the underlying workpiece may have a melting point between 500 ° C and 700 ° C, in particular between 550 ° C and 660 ° C.
Durch das Laserschweißen kann diese Oxidschicht aufgebrochen und insbesondere komplett aufgeschmolzen werden, da beim Laserschweißen insbesondere eine vergleichsweise hohe Energiekonzentration durch den Laserstrahl erreicht werden kann. Es kann besonders effektiv Energie in das darunter liegende Werkstück eingebracht werden. Rohre und Rohrboden aus einem Aluminiumwerkstoff können somit auf besonders effektive, aufwandsarme und kostengünstige Weise durch das Laserschweißen miteinander verbunden werden. Herkömmliche Schweißverfahren eignen sich nur bedingt, um Rohre und Rohrboden aus einem Aluminiumwerkstoff zu schweißen, da es zumeist nicht möglich ist, die komplette Oxidschicht ausreichend aufzuschmelzen. Nicht aufgeschmolzene Oxide der Oxidschicht verbleiben dabei im Schweißgut, was als Oxidfahnen bezeichnet wird. Derartige Oxidfahnen stellen eine eindeutige Trennung bzw. Fehlstelle im Schweißgut und in der Schweißnaht dar. Durch das Laserschweißen kann die Entstehung derartiger Oxidfahnen verhindert und eine saubere, reine Verbindung bzw. By laser welding, this oxide layer can be broken and in particular completely melted, since in laser welding in particular a comparatively high energy concentration can be achieved by the laser beam. It can be particularly effective energy introduced into the underlying workpiece. Tubes and tubesheet made of an aluminum material can thus be connected to each other in a particularly effective, low-cost and cost-effective manner by laser welding. Conventional welding processes are only of limited use for welding pipes and tubesheet from an aluminum material, since it is usually not possible to sufficiently melt the complete oxide layer. Non-molten oxides of the oxide layer remain in the weld metal, which is referred to as oxide flags. Such oxide lugs represent a clear separation or defect in the weld metal and in the weld. By laser welding, the formation of such oxide lances can be prevented and a clean, pure compound or
Schweißnaht kann ohne derartige Fehlstellen erzeugt werden. Weld can be generated without such defects.
Vorteilhafterweise kann im Zuge des Laserschweißens ein Zusatzwerkstoff zugeführt werden. Bevorzugt kann auch ein Schutzgas bzw. Prozessgas zugeführt werden, vorzugsweise Argon, Helium, Stickstoff, Kohlendioxid, Sauerstoff oder einer Mischung aus diesen genannten Gasen. Das Laserschweißen kann zweckmäßigerweise aber auch ohne Zufuhr von Schutzgas und/oder Zusatzwerkstoff durchgeführt werden. Der herzustellende Rohrbündelwärmetauscher weist in seinem gefertigten, betriebsbereiten Zustand insbesondere eine Vielzahl von Rohren auf, die Advantageously, an additional material can be supplied in the course of the laser welding. Preferably, a protective gas or process gas can be supplied, preferably argon, helium, nitrogen, carbon dioxide, oxygen or a mixture of these gases mentioned. The laser welding can be carried out expediently but also without supply of protective gas and / or filler material. The tube bundle heat exchanger to be produced, in particular, has a multiplicity of tubes in its finished, ready-to-operate state
beispielsweise im Inneren eines Hohlzylinders angeordnet sein können. Der for example, can be arranged inside a hollow cylinder. Of the
Rohrbündelwärmetauscher kann dabei mehrere hundert, mehrere tausend oder auch insbesondere mehrere zehntausend Rohre aufweisen. Weiterhin ist in dem gefertigten Rohrbündelwärmetauscher insbesondere mindestens ein Rohrboden vorgesehen, der beispielsweise als eine Platte ausgebildet sein kann. Die Rohre sind an ihren Enden entlang ihres Umfangs fest mit diesem Rohrboden bzw. mit diesen Rohrböden verbunden. Der Rohrboden weist insbesondere Bohrungen bzw. Löcher auf, welche in ihrem Durchmesser den Durchmessern der Rohre entsprechen. Insbesondere ist jedes Rohr mit einem seiner Enden jeweils an einer dieser Bohrungen befestigt. Tube bundle heat exchanger can have several hundred, several thousand or even several tens of thousands of tubes. Furthermore, in particular at least one tubesheet is provided in the fabricated tube bundle heat exchanger, which may be formed, for example, as a plate. The tubes are connected at their ends along their circumference fixed to this tube sheet or with these tubesheets. The tubesheet has in particular holes or holes, which correspond in diameter to the diameters of the tubes. In particular, each tube is fastened with one of its ends in each case to one of these bores.
Im Zuge der Herstellung des Rohrbündelwärmetauschers werden die Rohre innerhalb des Rohrbündelwärmetauschers angeordnet und wie gewünscht ausgerichtet. In the course of manufacturing the tube bundle heat exchanger, the tubes are placed inside the tube bundle heat exchanger and aligned as desired.
Daraufhin werden die Rohre mit dem Rohrboden bzw. mit den Rohrböden Then the tubes with the tubesheet or tube sheets
stoffschlüssig durch Laserschweißen mit Strahloszillation verbunden. Im Zuge der Herstellung werden auf diese Weise insbesondere bis zu 25000 Rohr-Rohrboden- Verbindungen mittels Laserschweißen hergestellt. Wenn alle Rohre mit dem cohesively connected by laser welding with beam oscillation. In the course of production in this way, in particular up to 25,000 tube-tube bottom connections are produced by means of laser welding. If all pipes with the
Rohrboden stoffschlüssig verbunden wurden, kann ein Mantel um die Rohre herum angeordnet werden, welcher den Hohlzylinder bildet. Tubular soil were joined cohesively, a jacket can be arranged around the tubes, which forms the hollow cylinder.
Vorteilhafterweise werden Rohre mit dem Rohrboden eines Geradrohr- Wärmetauschers miteinander verbunden. Die Rohre eines derartigen Geradrohr- Wärmetauschers verlaufen innerhalb des Hohlzylinders insbesondere geradlinig. In diesem Fall sind insbesondere zwei Rohrböden vorgesehen, welche an Advantageously, pipes are connected to the tube sheet of a straight tube heat exchanger. The tubes of such a straight tube heat exchanger extend in a straight line inside the hollow cylinder. In this case, in particular two tube sheets are provided, which on
gegenüberliegenden Enden des Geradrohr-Wärmetauschers angeordnet sein können. Jedes Rohr ist mit jeweils einem seiner Enden dabei insbesondere an jeweils einem dieser zwei Rohrböden stoffschlüssig verbunden. Vorzugsweise können auch Rohre mit dem Rohrboden eines U-Rohr-Wärmetauschers miteinander verbunden werden. Die Rohre eines derartigen U-Rohr-Wärmetauschers verlaufen innerhalb des Hohlzylinders insbesondere U-förmig. Ein derartiger can be arranged opposite ends of the straight tube heat exchanger. Each tube is in each case connected to one of these two tube sheets in a material-bonded manner with one of its ends in each case. Preferably, pipes with the tube sheet of a U-tube heat exchanger can be connected to each other. The tubes of such a U-tube heat exchanger extend within the hollow cylinder in particular U-shaped. Such a
Wärmetauscher kann insbesondere nur einen Rohrboden aufweisen. Da die Rohre in diesem Fall U-förmig gebogen sind, können sie jeweils mit ihren beiden Enden an demselben Rohrboden befestigt sein. Es ist auch denkbar, zwei nebeneinander angeordnete Rohrböden zu verwenden. Heat exchanger may in particular have only one tube bottom. Since the tubes are bent in this case U-shaped, they can each with its two ends be attached to the same tube sheet. It is also conceivable to use two juxtaposed tube plates.
Bevorzugt können auch Rohre und Rohrböden eines gewickelten Preferably also tubes and tube sheets of a wound
Rohrbündelwärmetauschers miteinander verbunden werden. Bei deinem derartigen gewickelten Rohrbündelwärmetauscher sind die Rohre innerhalb des Hohlzylinders insbesondere gewickelt, d.h. die Rohre verlaufen insbesondere kreis- bzw. spiralförmig um eine Achse, insbesondere um eine Längsachse bzw. Hauptausdehnungsachse des Rohrbündelwärmetauschers. Insbesondere kann im Inneren des Hohlzylinders ein Kernrohr vorgesehen sein, um welches die Rohre kreis- bzw. spiralförmig herum angeordnet sind. Ein derartiger gewickelter Rohrbündelwärmetauscher weist insbesondere zwei an gegenüberliegenden Enden angeordnete Rohrböden auf. Tube bundle heat exchanger to be interconnected. In this type of coiled-tube heat exchanger, in particular, the tubes are wound inside the hollow cylinder, i. in particular, the tubes extend in a circular or spiral manner about an axis, in particular about a longitudinal axis or main expansion axis of the tube bundle heat exchanger. In particular, a core tube can be provided in the interior of the hollow cylinder around which the tubes are arranged in a circle or spiral around. Such a coiled tube bundle heat exchanger in particular has two tube plates arranged at opposite ends.
Durch das Laserschweißen der Rohr-Rohrboden-Verbindungen können darüber hinaus noch weitere Vorteile erzielt werden. Beim Laserschweißen kann eine vergleichsweise sehr hohe Schweißgeschwindigkeit erreicht werden, wodurch die Rohr-Rohrboden- Verbindungen besonders schnell und effizient hergestellt werden können. Weiterhin können mittels des Laserschweißens reproduzierbare Rohr-Rohrboden-Verbindungen mit gleichmäßiger Qualität hergestellt werden. Insbesondere können beim By laser welding the tube-tube bottom connections, moreover, further advantages can be achieved. In laser welding, a comparatively high welding speed can be achieved, as a result of which the pipe-tube-bottom connections can be produced particularly quickly and efficiently. Furthermore, by means of laser welding reproducible tube-tube bottom joints can be produced with uniform quality. In particular, at
Laserschweißen vergleichsweise schmale Schweißnähte erzeugt werden, wodurch vermieden werden kann, dass sich Schweißnähte benachbarter Rohre beeinflussen. Laser welding comparatively narrow welds are generated, which can be avoided that affect welds adjacent pipes.
Der vergleichsweise dicke Rohrboden (insbesondere im Vergleich zu den Wanddicken der Rohre) weist insbesondere eine vergleichsweise hohe Wärmeleitfähigkeit auf, so dass eingebrachte Wärme sehr schnell abgeleitet wird. Die vergleichsweise dünnen bzw. dünnwandigen Rohre weisen hingegen zweckmäßigerweise eine vergleichsweise geringe Wärmeleitfähigkeit auf, so dass eingebrachte Wärme nicht schnell abgeleitet werden kann. Durch das Laserschweißen kann ausreichend Energie in den Rohrboden eingebracht werden, um diesen trotz seiner vergleichsweise hohen Wärmeleitfähigkeit aufzuschmelzen. Dennoch kann gewährleistet werden, dass die Rohre nicht vorzeitig zurückgeschmolzen werden. The comparatively thick tubesheet (in particular in comparison to the wall thicknesses of the tubes) has in particular a comparatively high thermal conductivity, so that introduced heat is dissipated very quickly. Conversely, the comparatively thin or thin-walled tubes expediently have a comparatively low thermal conductivity, so that introduced heat can not be dissipated quickly. By laser welding sufficient energy can be introduced into the tubesheet to melt this despite its relatively high thermal conductivity. Nevertheless, it can be ensured that the pipes are not prematurely melted back.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the
Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Description and attached drawing. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben. Kurze Beschreibung der Zeichnungen The invention is illustrated schematically with reference to an embodiment in the drawing and will be described in detail below with reference to the drawing. Brief description of the drawings
Figur 1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung eines Figure 1 shows schematically a preferred embodiment of a
Rohrbündelwärmetauschers, der mittels einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens gefertigt wurde.  Tube bundle heat exchanger, which was manufactured by means of a preferred embodiment of a method according to the invention.
Figur 2 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Figur 3 zeigt schematisch einen Teil einer bevorzugten Ausgestaltung einer Figure 2 shows schematically a preferred embodiment of a device according to the invention, which is adapted to carry out a preferred embodiment of a method according to the invention. Figure 3 shows schematically a part of a preferred embodiment of a
erfindungsgemäßen Vorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.  Device according to the invention, which is adapted to carry out a preferred embodiment of a method according to the invention.
Figur 4 zeigt schematisch einen Teil eines Rohrbündelwärmetauschers, der im Zuge einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens bearbeitet wird. FIG. 4 schematically shows a part of a shell-and-tube heat exchanger which is processed in the course of a preferred embodiment of a method according to the invention.
Ausführungsform(en) der Erfindung In Figur 1 ist eine bevorzugte Ausgestaltung eines Rohrbündelwärmetauschers 100 in Form eines gewickelten Rohrbündelwärmetauschers schematisch dargestellt, der mittels einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens gefertigt wurde. In Figur 1 a ist der Rohrbündelwärmetauscher 100 in einer Schnittansicht dargestellt. Der Rohrbündelwärmetauscher 100 weist einen Mantel 1 10 auf, der einen Fluid- Eingang 1 1 1 und einen Fluid-Ausgang 1 12 aufweist, um ein erstes Fluid durch den Mantel 1 10 zu leiten. EMBODIMENT (S) OF THE INVENTION FIG. 1 schematically shows a preferred embodiment of a shell-and-tube heat exchanger 100 in the form of a wound shell-and-tube heat exchanger which has been produced by means of a preferred embodiment of a method according to the invention. In Figure 1 a, the tube bundle heat exchanger 100 is shown in a sectional view. The shell-and-tube heat exchanger 100 has a jacket 110 which has a fluid inlet 11 and a fluid outlet 12 to guide a first fluid through the jacket 110.
Innerhalb des Mantels 1 10 ist ein Rohrbündel 120 aus einer Vielzahl von Rohren 121 angeordnet. Durch die Rohre 121 kann ein zweites Fluid geleitet werden. Die Rohre 121 sind spiralförmig um ein Kernrohr 140 gewickelt. Die einzelnen Rohre 121 sind an Rohrböden 130 des Wärmetauschers 100 stoffschlüssig verbunden. Within the shell 1 10 a tube bundle 120 is arranged from a plurality of tubes 121. Through the tubes 121, a second fluid can be passed. The tubes 121 are spirally wound around a core tube 140. The individual tubes 121 are connected cohesively to tube plates 130 of the heat exchanger 100.
Die Rohrböden 130 weisen entlang ihres Umfangs Bohrungsbereiche 131 mit The tube plates 130 have bore regions 131 along their circumference
Bohrungen 132 auf, wobei jedes der Rohre 121 des Rohrbündels 120 an einer dieser Bohrungen 132 stoffschlüssig mit dem jeweiligen Rohrboden 130 verbunden ist. Der Wärmetauscher 100, die Rohre 121 und die Rohrböden 130, sind beispielsweise aus einer Aluminium-Legierung gefertigt, z.B. aus einer Aluminium-Magnesium- Mangan-Legierung. Bores 132, wherein each of the tubes 121 of the tube bundle 120 is connected to one of these bores 132 cohesively with the respective tube plate 130. The heat exchanger 100, the tubes 121 and the tubesheets 130 are made of, for example, an aluminum alloy, e.g. from an aluminum-magnesium-manganese alloy.
In Figur 1 b ist ein Teil des gewickelten Rohrbündelwärmetauschers 100 (das In Figure 1 b is a part of the wound tube heat exchanger 100 (the
Rohrbündel 120, die Rohrböden 130 und das Kernrohr 140) aus Figur 1 a in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Wie in Figur 1 b zu erkennen ist, sind die Tube bundle 120, the tube plates 130 and the core tube 140) of Figure 1 a shown in a perspective view. As can be seen in Figure 1 b, the
Rohrböden 130 beispielsweise über Stützarme 133 an dem Kernrohr 140 befestigt. Tube sheets 130, for example, attached to the core tube 140 via support arms 133.
Um jedes der Rohre 121 an einer der Bohrungen 132 stoffschlüssig mit dem jeweiligen Rohrboden 130 zu verbinden, werden diese stoffschlüssigen Rohr-Rohrboden- Verbindungen im Zuge einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Laserschweißen mit Strahloszillation hergestellt. In order to connect each of the tubes 121 to one of the bores 132 in a material-locking manner with the respective tubesheet 130, these cohesive tubesheet-tube connections are produced in the course of a preferred embodiment of the method according to the invention by laser welding with beam oscillation.
In Figur 2 ist schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 200 zum Laserschweißen dargestellt, die dazu eingerichtet ist, eine derartige bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens 2 shows schematically a preferred embodiment of a device 200 according to the invention for laser welding, which is adapted to such a preferred embodiment of the method according to the invention
durchzuführen. In Figur 2 ist beispielhaft dargestellt, wie mit diesem Laserschweißgerät 200 eines der Rohre, in Figur 2 mit 125 bezeichnet, mit einem der Rohrböden 130 des gewickelten Rohrbündelwärmetauschers 100 gemäß Figur 1 im Zuge dessen perform. FIG. 2 shows by way of example how, with this laser welding apparatus 200, one of the tubes, designated by 125 in FIG. 2, with one of the tubesheets 130 of the wound tube bundle heat exchanger 100 according to FIG
Herstellungsprozesses stoffschlüssig verbunden werden kann. Das Laserschweißgerät 200 weist einen Laser 210, beispielsweise einen NckYAG- Laser, und einen Laserkopf 220 auf. Der Laser 210 erzeugt einen Laserstrahl 21 1 , der in den Laserkopf 220 eingekoppelt wird. In dem Laserkopf 220 sind zweckmäßige optische Elemente angeordnet, um den Laserstrahl 21 1 auf eine zu schweißende Stelle in einem Verbindungsbereich 250 zwischen dem Rohr 125 und dem Rohrboden 130 zu fokussieren. Manufacturing process can be materially connected. The laser welding apparatus 200 has a laser 210, for example a NckYAG laser, and a laser head 220. The laser 210 generates a laser beam 21 1, which is coupled into the laser head 220. In the laser head 220 expedient optical elements are arranged to focus the laser beam 21 1 on a point to be welded in a connecting region 250 between the tube 125 and the tube plate 130.
Der fokussierte Laserstrahl 21 1 trifft auf der zu schweißenden Stelle in dem The focused laser beam 21 1 impinges on the spot to be welded in the
Verbindungsbereich 250 auf, wodurch das Rohr 125 und der Rohrboden 130 zumindest teilweise aufgeschmolzen werden, so dass ein Schmelzbad 253 entsteht. Wenn der Laserstrahl über den Verbindungsbereich bewegt wird, läuft der Connection region 250, whereby the tube 125 and the tube sheet 130 are at least partially melted, so that a molten bath 253 is formed. When the laser beam is moved over the connection area, the running
geschmolzene Werkstoff hinter dem Laserstrahl zusammen und erstarrt zu der Schweißnaht 260. molten material behind the laser beam together and solidifies to the weld 260.
Das Laserschweißgerät 200 umfasst weiterhin ein erstes Steuergerät 230 und einen ersten Verfahrmechanismus 231 , um eine erste Bewegung des Laserstrahls 21 1 zu erzeugen. Der Verfahrmechanismus 231 wird zu diesem Zweck von dem ersten Steuergerät 230 zweckmäßig angesteuert. The laser welding apparatus 200 further includes a first controller 230 and a first traversing mechanism 231 for generating a first movement of the laser beam 21 1. The movement mechanism 231 is suitably activated for this purpose by the first control unit 230.
Mittels des Verfahrmechanismus 231 kann insbesondere das gesamte By means of the movement mechanism 231, in particular the entire
Laserschweißgerät 200, insbesondere sowohl der Laser 210 als auch der Laserkopf 220 gemeinsam, bewegt werden. Das Laserschweißgerät 200 kann im Zuge dessen beispielsweise sowohl um eine z-Achse, als auch um eine x-Achse gedreht werden. Laser welder 200, in particular both the laser 210 and the laser head 220 together, are moved. In the course of this, the laser welding apparatus 200 can be rotated, for example, both about a z-axis and about an x-axis.
Der Rohrboden 130 erstreckt sich dabei beispielsweise in einer Ebene aufgespannt durch die x-Achse und eine y-Achse, wobei die z-Achse senkrecht zu dieser Ebene orientiert ist. Gemäß dieser ersten Bewegung oder Hauptbewegung wird der Laserstrahls 21 1 über den Verbindungsbereich entlang einer ersten Richtung 251 bewegt. Diese erste Richtung 251 entspricht insbesondere einer Haupterstreckungsrichtung des The tube plate 130 extends, for example, in a plane spanned by the x-axis and a y-axis, wherein the z-axis is oriented perpendicular to this plane. According to this first movement or main movement, the laser beam 21 1 is moved over the connection area along a first direction 251. This first direction 251 corresponds in particular to a main extension direction of the
Verbindungsbereichs bzw. einer Haupterstreckungsrichtung der erzeugten Connection area or a main extension direction of the generated
Schweißnaht 260. Weiterhin verläuft diese erste Richtung 251 insbesondere parallel zu einem Umfang 252 des Rohrs 125. Weiterhin sind ein zweites Steuergerät 240 und ein zweiter Verfahrmechanismus vorgesehen, um eine zweite Bewegung des Laserstrahls 21 1 zu erzeugen. Der zweite Verfahrmechanismus wird weiter unten in Bezug auf Figur 3 detailliert erläutert. Es sei darauf hingewiesen, dass das erste Steuergerät 230 und das zweite Steuergerät 240 in einem gemeinsamen Steuergerät kombiniert untergebracht sein können. Gleiches gilt für die beiden Verfahrmechanismen. Weld 260. Furthermore, this first direction 251 extends in particular parallel to a circumference 252 of the tube 125. Furthermore, a second control device 240 and a second displacement mechanism are provided to produce a second movement of the laser beam 21 1. The second movement mechanism will be explained in detail below with reference to FIG. It should be noted that the first controller 230 and the second controller 240 may be housed in a common control unit combined. The same applies to the two travel mechanisms.
Mittels des zweiten Verfahrmechanismus können einzelne optische Elemente in dem Laserkopf 220 bewegt werden, wodurch der ersten Bewegung des Laserstrahls 21 1 eine zweite Bewegung überlagert wird. Diese zweite Bewegung wird weiter unten in Bezug auf Figur 4 detailliert erläutert. By means of the second movement mechanism, individual optical elements can be moved in the laser head 220, whereby a second movement is superimposed on the first movement of the laser beam 21 1. This second movement will be explained in detail below with reference to FIG.
In Figur 3 ist der Laserkopf 220 aus Figur 2 schematisch in einer Schnittansicht dargestellt. Der vom Laser 210 erzeugte Laserstrahl 21 1 wird durch eine Linse 221 in den Laserkopf eingekoppelt und trifft darin in diesem Beispiel zunächst auf einen Umlenkspiegel 222. Der Laserstrahl 21 1 trifft daraufhin auf einen ersten drehbaren Spiegel 223 und danach auf einen zweiten drehbaren Spiegel 226. Anschließend trifft der Laserstrahl 21 1 auf eine Fokussierlinse 229, wonach er den Laserkopf verlässt. FIG. 3 schematically shows the laser head 220 from FIG. 2 in a sectional view. The laser beam 21 1 generated by the laser 210 is coupled into the laser head through a lens 221 and initially strikes a deflection mirror 222 in this example. The laser beam 21 1 then encounters a first rotatable mirror 223 and then a second rotatable mirror 226. Subsequently, the laser beam 21 1 hits a focusing lens 229, after which it leaves the laser head.
Die drehbaren Spiegel 223 und 226 können jeweils beispielsweise als Hohlspiegel ausgebildet sein. Der erste Spiegel 223 kann durch einen ersten Verstellmechanismus 224 um eine erste Achse 225 gedreht werden. Der zweite Spiegel 226 kann durch einen zweiten Verstellmechanismus 227 um eine zweite Achse 228 gedreht werden. Die Achsen 225 und 228 stehen insbesondere senkrecht aufeinander. Die The rotatable mirrors 223 and 226 may each be formed, for example, as a concave mirror. The first mirror 223 may be rotated about a first axis 225 by a first adjustment mechanism 224. The second mirror 226 may be rotated about a second axis 228 by a second adjustment mechanism 227. The axes 225 and 228 are in particular perpendicular to each other. The
Verstellmechanismen 224 und 227 bilden zusammen den oben erläuterten zweiten Verfahrmechansimus zum Erzeugen der zweiten Bewegung des Laserstrahls 21 1 .  Adjustment mechanisms 224 and 227 together form the above-explained second movement mechanism for generating the second movement of the laser beam 21 1.
Das zweite Steuergerät 240 steuert zu diesem Zweck die Verstellmechanismen 224 und 227 an, um die drehbaren Spiegel 223 und 226 entsprechend zu drehen, um die zweite Bewegung des Laserstrahls 21 1 der ersten Bewegung zu überlagern. The second controller 240 for this purpose controls the adjustment mechanisms 224 and 227 to rotate the rotatable mirrors 223 and 226, respectively, to superimpose the second movement of the laser beam 21 1 of the first movement.
In Figur 4 sind Beispiele für die erste und die zweite Bewegung des Laserstrahls schematisch dargestellt, welche im Zuge einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt werden können. In den Figuren 4a bis 4e sind jeweils das Rohr 125 und ein Teil des Rohrbodens 130 schematisch in einer Draufsicht dargestellt. In Figure 4, examples of the first and the second movement of the laser beam are shown schematically, which can be carried out in the course of a preferred embodiment of a method according to the invention. In Figures 4a to 4e In each case, the tube 125 and a part of the tube plate 130 are shown schematically in a plan view.
In Figur 4a ist ein Beispiel für die erste Bewegung des Laserstrahls 21 1 schematisch dargestellt. Die erste Bewegung verläuft dabei in dem Verbindungsbereich 250 entlang des Umfangs 252 des Rohrs 125. Die erste Bewegung ist somit eine Kreisbewegung um den Mittelpunkt des Rohrs 125, die erste Bewegungsrichtung 251 verläuft parallel zu dem Umfang 252 des Rohrs 125. Ein Radius 301 dieser Kreisbewegung entspricht dabei beispielsweise dem Außenradius des Rohrs 125. FIG. 4 a shows schematically an example of the first movement of the laser beam 21 1. The first movement thereby runs in the connection region 250 along the circumference 252 of the tube 125. The first movement is thus a circular movement about the center of the tube 125, the first direction of movement 251 runs parallel to the circumference 252 of the tube 125. A radius 301 of this circular movement corresponds to, for example, the outer radius of the tube 125th
In Figur 4b ist ein Beispiel für die zweite Bewegung des Laserstrahls 21 1 schematisch dargestellt. Die zweite Bewegung ist in diesem Beispiel ebenfalls eine Kreisbewegung. Der Durchmesser 302 dieser Kreisbewegung entspricht in diesem Beispiel einer Breite des Verbindungsbereichs 250. Insbesondere entspricht der Durchmesser 301 dieser Kreisbewegung ebenfalls der Breite der Schweißnaht 260. FIG. 4b schematically illustrates an example of the second movement of the laser beam 21 1. The second movement is also a circular motion in this example. The diameter 302 of this circular movement in this example corresponds to a width of the connecting region 250. In particular, the diameter 301 of this circular movement also corresponds to the width of the weld 260.
Die zweite Bewegung kann beispielsweise auch ellipsenförmig sein, wie in Figur 4c dargestellt ist. In diesem Beispiel entspricht beispielsweise die doppelte Länge der kleinen Halbachse 303 der entsprechenden Ellipse der Breite des The second movement may, for example, also be elliptical, as shown in FIG. 4c. For example, in this example, twice the length of the semi-minor axis 303 corresponds to the corresponding ellipse of the width of the
Verbindungsbereichs 250 und weiter insbesondere der Breite der Schweißnaht 260. Connecting region 250 and further in particular the width of the weld 260.
In Figur 4d ist ein Beispiel für die Bewegung des Laserstrahls 21 1 als eine In Fig. 4d, an example of the movement of the laser beam 21 1 as a
Überlagerung der ersten Bewegung gemäß Figur 4a und der zweiten Bewegung gemäß Figur 4b schematisch dargestellt. Der Laserstrahl 21 1 wird über den Superposition of the first movement according to Figure 4a and the second movement shown in Figure 4b schematically. The laser beam 21 1 is over the
Verbindungsbereich 250 somit als Überlagerung einer Kreisbewegung mit Radius 301 und einer Kreisbewegung mit Durchmesser 302 bewegt. Der Mittelpunkt der zweiten Bewegung in Form der Kreisbewegung gemäß Figur 4b liegt dabei beispielsweise auf dem Umfang 252 des Rohrs 125. Für eine positive Beeinflussung der Schmelzbaddynamik und eine gezielte Connection area 250 thus moves as a superposition of a circular movement with radius 301 and a circular movement with diameter 302. The center of the second movement in the form of the circular movement according to FIG. 4b lies, for example, on the circumference 252 of the tube 125. For a positive influence on the melt-bath dynamics and a targeted flow
Modifizierung der entstehenden Dampfkapillare beim Laserschweißen, insbesondere beim Tiefschweißen mit vergleichsweise hohen Laserstrahlintensitäten (vgl. die zugehörigen Ausführungen weiter oben in der Beschreibung) wird die zweite  Modification of the resulting vapor capillary during laser welding, in particular during deep welding with comparatively high laser beam intensities (see the corresponding explanations above in the description) becomes the second
Bewegung mit einer transversalen Auslenkung zwischen 0,15 und 0,25 mm und einer longitudinalen Auslenkung von 0,15 bis 0,25 mm vorgenommen. Ist die longitudinale und die transversale Auslenkung gleich, kommt es zu einer kreisförmigen zweiten Bewegung, andernfalls erhält man eine elliptische zweite Bewegung. Eine kreisförmige zweite Bewegung mit einer transversalen und longitudinalen Auslenkung von 0,23 mm hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen. Die Frequenz dieser zweiten Bewegung liegt hierbei im Bereich von 3000 - 4500 Hz, insbesondere ist eine Frequenz von 3500 Hz besonders vorteilhaft. Auf diese Weise kann durch die zweite Bewegung die Gefahr einer Porosität in der Schweißverbindung stark vermindert werden. Movement made with a transverse deflection between 0.15 and 0.25 mm and a longitudinal deflection of 0.15 to 0.25 mm. Is the longitudinal and equaling the transverse deflection, there is a circular second movement, otherwise an elliptical second movement is obtained. A circular second movement with a transverse and longitudinal deflection of 0.23 mm has proven to be particularly advantageous. The frequency of this second movement is in the range of 3000-4500 Hz, in particular a frequency of 3500 Hz is particularly advantageous. In this way, the risk of porosity in the welded joint can be greatly reduced by the second movement.
In Figur 4e ist ein Beispiel für hergestellte Rohr-Rohrbodenverbindung dargestellt. Durch die Bewegung des Laserstrahls 21 1 gemäß Figur 4d werden das Rohr 125 und der Rohrboden 130 insbesondere über die gesamte Breite des Verbindungsbereichs aufgeschmolzen. Nachdem die Schmelze erstarrt ist, wurde somit die Schweißnaht 260 erzeugt, wobei die Breite der Schweißnaht 260 der Breite des FIG. 4e shows an example of a manufactured tube / tube bottom connection. As a result of the movement of the laser beam 21 1 according to FIG. 4 d, the tube 125 and the tubesheet 130 are melted, in particular over the entire width of the connection region. After the melt has solidified, thus, the weld 260 was generated, wherein the width of the weld 260 of the width of the
Verbindungsbereichs 250 entspricht. Connection area 250 corresponds.
Bezuqszeichenliste LIST OF REFERENCES
100 Rohrbündelwärmetauscher, gewickelte Rohrbündelwärmetauscher100 shell and tube heat exchangers, wound shell and tube heat exchangers
1 10 Mantel 1 10 coat
1 1 1 Fluid-Eingang 1 1 1 fluid inlet
1 12 Fluid-Ausgang  1 12 fluid output
120 Rohrbündel  120 tube bundles
121 Rohre  121 pipes
125 Rohr 125 pipe
130 Rohrböden 130 tube sheets
131 Bohrungsbereich  131 bore area
132 Bohrungen  132 holes
133 Stützarme  133 support arms
140 Kern roh r 140 core raw r
200 Laserschweißgerät, Vorrichtung zum Laserschweißen 200 Laser welding machine, apparatus for laser welding
210 Laser, Nd:YAG-Laser  210 Laser, Nd: YAG laser
2 Laserstrahl  2 laser beam
220 Laserkopf  220 laser head
221 Linse  221 lens
222 Umlenkspiegel 222 deflecting mirror
223 erster drehbarer Spiegel, Hohlspiegel  223 first rotatable mirror, concave mirror
224 erster Verstellmechanismus  224 first adjustment mechanism
225 erste Achse  225 first axis
226 zweiter drehbarer Spiegel, Hohlspiegel  226 second rotatable mirror, concave mirror
227 zweiter Verstellmechanismus 227 second adjustment mechanism
228 zweiter Achse  228 second axis
229 Fokussierlinse  229 focusing lens
230 erstes Steuergerät  230 first control unit
231 erster Verfahrmechanismus  231 first movement mechanism
240 zweites Steuergerät 240 second control unit
250 Verbindungsbereich  250 connection area
251 ersten Richtung; Haupterstreckungsrichtung der Schweißnaht 251 first direction; Main extension direction of the weld
252 Umfang des Rohrs 125 252 circumference of the tube 125
253 Schmelzbad  253 molten bath
260 Schweißnaht Radius der kreisförmigen ersten Bewegung 260 weld Radius of the circular first movement
Durchmesser der kreisförmigen zweiten Bewegung kleine Halbachse der ellipsenförmigen zweiten Bewegung Diameter of the circular second movement Small semi-axis of the elliptical second movement

Claims

Patentansprüche claims
Verfahren zum Verbinden von Rohren (121 , 125) eines Method for connecting pipes (121, 125) of a
Rohrbündelwärmetauschers (100) mit einem Rohrboden (130) des  Tube bundle heat exchanger (100) with a tube bottom (130) of the
Rohrbündelwärmetauschers (100),  Tube bundle heat exchanger (100),
- wobei die Rohre (121 , 125) mittels Laserschweißens mit dem Rohrboden (130) stoffschlüssig verbunden werden, im Zuge dessen ein Laserstrahl (21 1 ) erzeugt und auf eine zu schweißende Stelle in einem Verbindungsbereich (250) zwischen Rohr (125) und Rohrboden (130) fokussiert wird,  - Wherein the tubes (121, 125) by means of laser welding to the tube bottom (130) are integrally connected, in the course of which a laser beam (21 1) generated and to a point to be welded in a connecting region (250) between the tube (125) and tubesheet (130) is focused
- wobei der Laserstrahl (21 1 ) derart bewegt wird, dass er eine erste Bewegung über den Verbindungsbereich (250) hinweg und eine der ersten Bewegung überlagerte zweite Bewegung vollzieht, die unterschiedlich zu der ersten Bewegung ist und  - wherein the laser beam (21 1) is moved so that it carries out a first movement over the connecting region (250) and a second movement superimposed on the first movement, which is different from the first movement and
- wobei durch die zweite Bewegung eine Schmelzbaddynamik gezielt beeinflusst und/oder eine entstehende Dampfkapillare gezielt modifiziert wird. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die entstehende Dampfkapillare zu einer - Being influenced by the second movement a molten bath dynamics targeted and / or a resulting vapor capillary is selectively modified. The method of claim 1, wherein the resulting vapor capillary to a
länglichen oder ovalen Form hin modifiziert wird.  elongated or oval shape is modified.
3 Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei durch die erste Bewegung eine A method according to claim 1 or 2, wherein a first movement is achieved by the first movement
Haupterstreckungsrichtung (251 ) einer Schweißnaht (260) vorgegeben wird und/oder wobei durch die zweite Bewegung eine Breite (302) der Schweißnaht (260) vorgegeben wird.  Main extension direction (251) of a weld (260) is specified and / or wherein by the second movement, a width (302) of the weld (260) is specified.
4 Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Bewegung und/oder die zweite Bewegung durch Bewegung einzelner optischer Elemente (223, 226) in einem Strahlengang des Laserstrahls (21 1 ) erzeugt werden. 5 Verfahren nach Anspruch 4, wobei wenigstens ein Spiegel (223, 226) in dem 4. Method according to one of the preceding claims, wherein the first movement and / or the second movement are produced by movement of individual optical elements (223, 226) in a beam path of the laser beam (21 1). The method of claim 4, wherein at least one mirror (223, 226) in the
Strahlengang des Laserstrahls (21 1 ) gedreht wird.  Beam path of the laser beam (21 1) is rotated.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Bewegung und/oder die zweite Bewegung erzeugt werden, indem eine Vorrichtung zum Laserschweißen (200) oder ein Teil einer Vorrichtung zum Laserschweißen (200) bewegt wird. Method according to one of the preceding claims, wherein the first movement and / or the second movement are generated by a device for Laser welding (200) or a part of a device for laser welding (200) is moved.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei ein Laserkopf (220) der Vorrichtung zum 7. The method of claim 6, wherein a laser head (220) of the device for
Laserschweißen (200) bewegt wird.  Laser welding (200) is moved.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Bewegung eine kreisförmige Bewegung ist, deren Radius (301 ) im Wesentlichen oder ganz dem Radius eines Rohrs (125) entspricht. A method according to any one of the preceding claims, wherein the first movement is a circular movement whose radius (301) is substantially or entirely equal to the radius of a pipe (125).
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zweite Bewegung eine kreisförmige und/oder elliptische und/oder translatorische in ihrer Richtung alternierende Bewegung ist. 10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die zweite Bewegung mit einer transversalen Auslenkung von 0,15 - 0,25 mm, insbesondere 0,23 mm, und/oder mit einer longitudinalen Auslenkung von 0,15 - 0,25 mm, insbesondere 0,23 mm, vorgenommen wird. 1 1 . Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die zweite Bewegung mit einer 9. The method according to any one of the preceding claims, wherein the second movement is a circular and / or elliptical and / or translational in their direction alternating movement. 10. The method of claim 9, wherein the second movement with a transverse deflection of 0.15 - 0.25 mm, in particular 0.23 mm, and / or with a longitudinal deflection of 0.15 - 0.25 mm, in particular 0 , 23 mm, is made. 1 1. A method according to claim 9 or 10, wherein the second movement comprises a
Frequenz von 3000 - 4500 Hz, insbesondere 3500 Hz erfolgt.  Frequency of 3000 - 4500 Hz, in particular 3500 Hz takes place.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Rohre (121 ) und/oder der Rohrboden (130) jeweils aus Stahl oder einem Nichteisenmetall und/oder jeweils aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung gefertigt sind. 12. The method according to any one of the preceding claims, wherein the tubes (121) and / or the tube sheet (130) are each made of steel or a non-ferrous metal and / or each made of aluminum or an aluminum alloy.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Rohre (121 ) und der Rohrboden (130) eines Geradrohr-Wärmetauscher, eines U-Rohr- Wärmetauscher oder eines gewickelten Rohrbündelwärmetauscher (100) miteinander verbunden werden. 13. The method according to any one of the preceding claims, wherein the tubes (121) and the tube plate (130) of a straight tube heat exchanger, a U-tube heat exchanger or a wound tube bundle heat exchanger (100) are interconnected.
14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Laserstrahl (21 1 ) durch einen C02-Laser, CO-Laser, Festkörperlaser, Nd:YAG-Laser (210), Nd- Glas-Laser, Erbium-YAG-Laser, Scheibenlaser, Faserlaser und/oder Diodenlaser erzeugt wird. 14. The method according to any one of the preceding claims, wherein the laser beam (21 1) by a C0 2 laser, CO laser, solid-state laser, Nd: YAG laser (210), Nd glass laser, Erbium YAG laser, Disk laser, fiber laser and / or diode laser is generated.
15. Vorrichtung (200) zum Laserschweißen, die zum Verbinden von Rohren (121 , 125) eines Rohrbündelwärmetauschers (100) mit einem Rohrboden (130) des A laser welding apparatus (200) for connecting pipes (121, 125) of a shell - and - tube heat exchanger (100) to a tube bottom (130) of the
Rohrbündelwärmetauschers (100) eingerichtet ist, wobei die Vorrichtung (200) einen Laser (210) zum Erzeugen eines Laserstrahls (21 1 ), ein erstes Steuergerät Shell and tube heat exchanger (100) is arranged, wherein the device (200) comprises a laser (210) for generating a laser beam (21 1), a first control device
(230) zur Ansteuerung eines ersten Verfahrmechanismus (231 ) zum Erzeugen einer ersten Bewegung des Laserstrahls (21 1 ) und ein zweites Steuergerät (240) zur Ansteuerung eines zweiten Verfahrmechanismus zum Erzeugen einer zweiten Bewegung des Laserstrahls (21 1 ) aufweist, wobei das erste und das zweite Steuergerät (230, 240) dazu eingerichtet sind, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen. (230) for driving a first traversing mechanism (231) for generating a first movement of the laser beam (21 1) and a second control device (240) for driving a second traversing mechanism for generating a second movement of the laser beam (21 1), wherein the first and the second controller (230, 240) are adapted to perform a method according to any one of the preceding claims.
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